[发明专利]一种消除电渣钢锭型偏析的重熔工艺

说明书

技术领域

本发明属于黑金属材料电冶金技术领域，涉及一种消除电渣钢锭型偏析的重熔工艺。

背景技术

锭型偏析是电渣重熔钢材的一种低倍缺陷，是由于在电渣重熔过程中金属熔化与凝固过程同时进行，钢液温度随着电压、电流、冷却水流速等工艺参数的波动而发生改变，引起结晶速度的相应变化所造成的；在钢锭结晶过程中由于结晶规律的影响，靠锭模的边缘形成垂直锭模的为柱状晶区域，钢锭的中心为等轴晶区，柱状晶区域与等轴晶区交界处极易形成成分偏析与杂质的聚集，组织上也易形成倾斜树枝晶区，这些缺陷导致锭型偏析形成。

虽然有锭型偏析缺陷的钢材并未引起钢材机械性能的显著恶化，但是将这些具有锭型偏析的缺陷钢材用作一些对锭型偏析要求严格的特殊用途部件，比如用在高压气密结构部件时，则会因合金元素偏析而导致钢材料漏气，发生严重事故，造成不堪设想的后果。然而现有技术中并没有相关消除锭型偏析的生产工艺。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种消除电渣钢锭型偏析的重熔工艺，使该工艺具有良好的消除锭型偏析效果，采用该工艺制得的钢材能作为对锭型偏析级别要求高的特殊钢种用。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种消除电渣钢锭型偏析的重熔工艺，包括如下步骤：

1)按照CaF₂60～70重量份、Al₂O₃15～25重量份和CaO 15～25重量份配制重熔渣，将配制的所述重熔渣在700～800℃烘烤7～10小时后倒入电渣重熔炉结晶器的渣池中；

2)将合金钢作为自耗电极插入到步骤1)所述重熔渣中，并装配好所述电渣重熔炉；所述合金钢若为回收再利用的合金钢，则还需去除合金钢表面夹渣和/或耐火材料；

3)步骤2)电渣重熔炉装配完成后，接通电源起弧，开始电渣重熔，控制电渣重熔炉的电源输入电压波动≤40V，重熔电压为48～52V，电流为6100～6500A；

4)在电渣重熔过程中自耗电极不断熔化，熔化后的自耗电极液滴穿过所述重熔渣落入所述结晶器底部形成熔池，所述电渣重熔炉的结晶器底部和底板箱均通有冷却水，所述熔池中的熔液在冷却水的作用下冷却结晶得到电渣钢锭；其中，控制结晶器底部的冷却水出水温度≤50℃，结晶器底部的冷却水进出温差在10～20℃。

本发明方法通电重熔过程中，利用电流使重熔渣产生的电阻热作为热源，将自耗电极逐渐熔化，熔化后的自耗电极液滴穿过重熔渣落入结晶器底部形成熔池，熔池中的熔液在结晶器底部和底板箱冷却水的冷却作用下冷却凝固，得到电渣钢锭。为了解决现有电渣重熔钢容易出现锭型偏析的不足之处，本发明采用如下重量份组分配制重熔渣：CaF₂60～70份、Al₂O₃15～25份和CaO 15～25份，该比例渣熔点较低在1230℃左右，熔炼过程中性质稳定，易成型，有较大的过热和好的流动性，有利于改善和消除锭型偏析。

本发明还控制电渣重熔炉的电源输入电压波动≤40V，重熔电压为48～52V，电流为6100～6500A，采用高电压低电流的参数，在电渣重熔过程中能够获得扁平形状的金属熔池，为凝固结晶创造条件，对消除锭型偏析有利；为了更好地避免产生锭型偏析现象，本发明还控制结晶器底部的冷却水出水温度≤50℃，结晶器底部的冷却水进出温差在10～20℃，采用这样的参数，加大径向冷却温度梯度，加快金属熔液的凝固结晶，有利改善锭型偏析。

进一步，所述电渣重熔工艺中，连接所述电源和所述电渣重熔炉的电线长度≤2m。这样，可以减少线路阻抗，避免了线路阻抗带来的电压波动，保证了重熔过程中电压的平稳，避免电压波动带来的锭型偏析。

进一步，所述电渣重熔工艺中，底板箱冷却水进出水温差≤5℃。因为电渣重熔凝固是以轴向推进，那么底水箱的冷却强度也影响钢锭的结晶特点和钢锭的凝固质量，本发明底水箱冷却水进出水温差控制在5℃以内，能很好的消除锭型偏析。

进一步，所述电渣重熔工艺中，所述自耗电极为20CrNi3A合金钢。本发明对20CrNi3A合金钢消除锭型偏析的效果更好，可以使对锭型偏析较敏感的20CrNi3A合金钢基本不产生锭型偏析。

进一步，所述电渣重熔工艺中，所述结晶器的护底板与所述自耗电极钢种相同。这样，得到的电渣锭表面不会覆有其他合金或金属，制得的电渣锭纯度更高。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：